叶片前后缘百页轮抛光工艺参数优化

为改善叶片前后缘的表面质量、提高航空发动机的性能和寿命,对叶片前后缘百页轮抛光工艺进行研究。通过分析前后缘抛光存在的问题,结合砂带百页轮的抛光加工特点,提出前后缘百页轮柔性抛光工艺方法;基于Preston方程对抛光材料去除率进行分析,获得了影响抛光表面粗糙度的主要工艺参数(百页轮粒度、法向力、主轴转速和进给速度);采用响应面法设计抛光加工实验,分析了主要工艺参数及其交互作用对表面粗糙度的影响,建立了主要工艺参数与表面粗糙度的二阶预测模型,并得到最优工艺参数域和最优抛光工艺参数组合。前后缘百页轮抛光实验检测结果表明:前后缘表面质量明显改善,满足表面粗糙度小于Ra0.4μm的质量要求。     

基于修正Preston方程的百页轮抛光材料去除深度建模

由于百页轮具有一定的柔性,故实际材料去除深度与名义抛光深度不一致,直接影响抛光效率及表面质量的控制。基于Hertz弹性接触理论建立了抛光接触区抛光压力和切削速度分布函数,并依据修正的Preston方程建立了材料去除深度模型,据此确定了影响材料去除深度的关键抛光工艺参数(磨粒粒度、主轴转速、百页轮变形量和进给速度),获得了百页轮抛光接触区的材料去除深度分布规律和关键抛光工艺参数对材料去除深度的影响规律。最后,通过模拟仿真和抛光实验验证了所建模型和影响规律的正确性,结果表明,该模型可以较好地预测百页轮柔性抛光的材料去除深度。     

基于灰色关联分析方法和熵权法的纵扭超声振动螺旋磨削制孔工艺参数优化

为优化纵扭超声振动辅助螺旋磨削制孔工艺参数和提高加工性能,以氧化锆陶瓷为研究对象,选取螺距、螺旋进给速度、主轴转速和超声振幅为工艺参数,设计了四因素三水平正交试验,并测量其磨削力、孔壁表面粗糙度和孔底表面粗糙度;借助灰色关联分析方法和熵权法得到最优工艺参数为螺距3.5μm,螺旋进给速度875mm/min,主轴转速20000r/min,超声振幅6μm;螺距、超声振幅、主轴转速、螺旋进给速度对灰色关联度的影响程度依次降低。建立了灰色关联度、目标参数与工艺参数的经验预测模型,得到最优工艺参数为螺距3.0μm,螺旋进给速度875mm/min,主轴转速22000r/min,超声振幅6μm;孔壁和孔底的表面粗糙度分别为0.12789μm和0.38137μm,磨削力为9.482N,且关联度略优于正交试验最大关联度。     

砂布轮抛光工艺参数对TC4材料切除深度影响规律研究

铣削成型的航空发动机整体叶盘,其叶片型面为空间自由曲面,曲率变化大,严重制约了抛光表面质量均匀一致性.为掌握砂布轮柔性抛光工艺参数对材料切除深度影响规律,基于"数控机床+柔性磨头+弹性磨具(砂布轮)"的抛光工艺装备,开展了TC4试件单因素抛光试验,分析了工艺参数对材料切除深度的影响规律,开展正交试验建立了材料切除深度预测模型;计算了材料切除深度对工艺参数相对灵敏度,结果表明材料切除深度对压缩量最敏感,对转速比较敏感,对进给速度敏感度一般,对粒度敏感度最小;最后开展了抛光实验,结果表明实际测量切除轮廓和预测轮廓基本一致,证明了预测模型是可靠的,能用于材料切除深度预测,为提高抛光表面质量一致性提供依据.     

基于中频感应加热的热滚轧弧齿锥齿轮小轮工艺参数优化

基于有限元软件Deform-3D,建立弧齿锥齿轮小轮感应加热的电磁-热耦合数值模型,采用正交实验法对影响弧齿锥齿轮小轮"突耳"缺陷的初轧温度、摩擦因数、模具进给速度和轮坯转速关键工艺参数进行优化。选出最优工艺参数组合为:初轧温度950℃,摩擦因数0. 1,进给速度0. 2 mm/s,轮坯转速30 r/min。优化后,当滚轧成形过程进给3 mm时,突耳高度比例为20. 33%,对最优参数组合进行数值模拟验证,结果良好,为进一步的弧齿锥齿轮小轮滚轧成形实验开展提供了参考。     

砂布轮柔性抛光力影响参数敏感性分析

砂布轮有较大柔性,可用于复杂曲面抛光。为了掌握砂布轮抛光工艺参数对抛光力的影响规律,提高抛光质量,设计了四因素三水平正交试验,利用试验结果建立了抛光力预测模型,验证了模型的显著性;分析了影响参数的敏感性,结果表明:抛光力对砂布轮初始半径变化最敏感,对压缩量变化敏感程度次之,对粒度变化敏感程度一般,对转速最不敏感;抛光试验表明通过对敏感参数的控制可以实现理想的抛光效果。     

车削工艺参数对18CrNiMo7-6钢切削力及表面粗糙度的影响

为了探究车削工艺参数对18CrNiMo7-6钢标准疲劳试样不同位置的切削力和表面粗糙度的影响,采用CAK4085型数控车床对主轴转速n、背吃刀量a_p和进给速度v_f三个工艺参数进行单因素试验研究。结果表明：对于标准试样的圆弧段和标距段,切削用量对切削力和表面粗糙度的影响规律相同;背吃刀量a_p对切削力影响最大,进给速度v_f对切削力的影响次之,主轴转速n对切削力的影响最小;拟合的三个切削力分量指数公式中,主切削力的拟合误差为5.25%,背向力的拟合误差为2.29%,相对误差较小。结果显示,影响表面粗糙度Ra的最大因素为进给速度,Ra随v_f的增大而增大,圆弧切入段的表面粗糙度Ra比切出段高。综合考虑疲劳试样较好的加工工艺参数为：n=1000r/min,v_f=80mm/min,a_p=0.3mm。本研究结果可为疲劳试样的车削加工工艺制定提供参考依据。     

叶片抛磨表面粗糙度优化预测模型及实验研究

抛磨作为提高叶片表面质量的最后一道工序,能够显著提高叶片表面完整性,表面粗糙度是衡量叶片抛磨后表面完整性最重要的技术指标。采用六自由度机器人+百叶轮弹性磨具对叶片进行抛磨加工,首先采用单因素实验法分析了影响叶片表面粗糙度的主要工艺参数,接着采用正交试验得出了叶片抛磨加工的优化工艺参数区间,最后采用非线性回归模型对表面粗糙度进行了预测。实验验证结果表明,影响叶片表面粗糙度的主要工艺参数依次为百叶轮目数、接触压缩量、抛磨循环次数和机器人进给速度,采用川崎RS20N机器人抛磨某型号精铸汽轮机叶片,优选区间为百叶轮目数（200～600）#之间,接触压缩量为（0.2～1.2）mm,抛磨循环次数为（2～4）次,进给速度为（0.1～0.4）mm/s,在优选工艺区间进行加工,表面粗糙度均低于0.4μm,预测模型和实际抛磨结果误差率低于10%,表明该预测模型能够为实现叶片抛磨工艺参数在线控制和调整提供理论依据。     

AF1410超高强度钢扩孔参数对刀具寿命及材料去除率的影响

AF1410钢作为一种低合金超高强度钢被广泛应用于飞机起落架、军工兵器制造和船舶等结构件,是典型的航空难加工材料。通过对AF1410钢进行AdvantEdge仿真和扩孔正交试验,探究分析扩孔参数对轴向力、刀具寿命和材料去除率的影响。试验结果表明,轴向力随着主轴转速的增加而降低,随着进给速度的增加而增加;在仿真试验中,主轴转速对轴向力的影响大于进给速度,实际加工时由于冷却切削液降低了高温产生的热软化效应,使进给速度对轴向力的影响大于主轴转速;加工中刀具磨损严重,寿命短,为提高刀具寿命,可选择低进给速度、高主轴转速的参数组合;进给速度与材料去除率线性相关,在综合优先考虑轴向力与刀具寿命的情况下,进给速度40mm/min以及主轴转速800r/min为最佳工艺参数。在实际生产加工中,此项研究有利于提高AF1410钢的加工质量,降低生产成本。     

单晶材料微磨削表面粗糙度与磨削力实验研究

为了探究微磨削对单晶DD98表面粗糙度与磨削力的影响,采用磨粒为500#和磨头直径为0.9mm的磨棒对单晶DD98进行微磨削实验。首先,设计三因素四水平正交实验,通过极差分析得到磨削参数在一定范围内对表面粗糙度影响的主次顺序,其中磨削深度影响最大,主轴转速次之,进给速度最小;并获得最优工艺参数水平组合:主轴转速为60000r/min,磨削深度为6μm,进给速度为20μm/s。其次,对单因素实验进行微磨削实验,得到在一定范围内,得到表面粗糙度值和磨削力值都随主轴转速的增大、磨削深度的减小、进给速度的减小而减小,并对这种影响规律进行分析。为单晶DD98的微磨削提供了重要的理论基础。     

基于响应曲面法的超声挤压工艺参数优化

以提高轴类零件超声挤压表面质量为目标,采用单因素试验和响应曲面法对工艺参数进行优化设计。分析了工艺参数对45钢轴零件表面粗糙度的作用规律和影响程度,结果表明,表面粗糙度随着主轴转速、进给速度、静挤压量、振幅的增加呈现先降低后增加的趋势。同时对所建立的响应曲面模型进行了显著性检验和工艺参数优化,分析可知,振幅对表面粗糙度的影响最大,优化后得到最优工艺参数组合如下：主轴转速n为217.48 r/min,进给速度f为0.031 mm/r,静挤压量P为101.013μm,振幅A为8.192μm。试验验证预测值误差小于5%,因此建立的响应面优化模型精度较高,可实现工艺参数优化,并为实际加工及超声设备研制改进提供理论依据。     

基于砂带千页轮的模具抛光加工过程研究

砂带千页轮是一种异型砂带抛光工具。具有抛光效率高、质量好、抛光方法简便、成本低等优点。针对砂带千页轮的这些研抛加工特性,通过在铣床上改进装置．来实现对回转模具的抛光加工。通过对吃刀量、进给速度、主轴转速、加工时间及千页轮粒径等参数对表面粗糙度及加工效率的影响研究,得出了合理的千页轮抛光参数,最终得到接近镜面的抛光效果。     

超声冲击45钢表面完整性多目标参数优化

为获得超声冲击45钢轴表面完整性工艺波动性和最佳工艺参数。对45钢开展超声冲击正交试验。采用信噪比方法,分析了转速、进给速度和过盈量对表面完整性（表面粗糙度、表面硬度和表面残余应力）影响的显著程度;结合灰关联度方法进行多目标参数优化,得到超声冲击45钢表面完整性最优工艺参数组合。试验结果表明：工艺参数影响表面完整性的重要程度依次为：转速,过盈量,进给速度;最优工艺参数为转速45 r/min,进给速度0.18 mm/r,过盈量0.025 mm。使用优化参数对工件开展验证试验发现能够显著降低表面粗糙度、提高表面硬度和表面残余压应力,进一步证明了优化参数的可靠性。     

钨合金(95WNiCu)铣削参数对铣削力的影响

为研究铣削参数对钨合金工件铣削力的影响规律,设计了单因素实验与正交实验对钨合金进行铣削加工,通过实验数据对铣削力展开影响因素分析以及直观分析,并建立钨合金的铣削力公式.实验结果表明:①铣削力随着主轴转速的增加先增加后减小在增加,随着进给速度和切削深度的增加逐渐增加;②X、Y向铣削参数影响程度主次顺序为切削深度、进给速度、主轴转速;Z向铣削参数影响程度主次顺序为进给速度、切削深度、主轴转速;铣削钨合金对参数的选择应为高转速,小进给速度和小切削深度的加工方式.     

单晶铝微尺度铣削表面质量实验研究

为探究单晶铝微尺度铣削的表面质量,采用直径为0.4mm的微铣刀对单晶铝进行三因素五水平的微尺度铣削正交实验。首先,通过极差分析的方法得到:主轴转速对其表面质量的影响最大,进给速度的影响次之,铣削深度的影响最小;得到的最优工艺参数组合为:主轴转速为36000r/min,铣削深度为10μm,进给速度为80μm/s,此时单晶铝的表面质量最好。然后,分别得到主轴转速、铣削深度和进给速度对表面质量的影响规律,并对其原因进行了深入分析,为单晶铝材料的微尺度铣削加工提供理论依据。     

球头刀铣削淬硬钢倾斜表面切削力试验研究

采用正交试验方法,使用PCBN涂层硬质合金球头铣刀,对不同铣削参数下的52HRC淬硬钢Cr12MoV倾斜表面进行了铣削试验。研究了各工艺参数对切削力的影响规律。试验结果表明:三向力中,Fz远大于Fx和Fy的切削分力,Fz为主铣削力;切削深度对主铣削力的影响大于进给速度、工件倾角和主轴转速对其的影响;工件倾角16.7°,主轴转速6000r/min,进给速度800mm/min,切削深度0.1mm为优选工艺条件。同时,对比试验表明,采用顺铣方式能有效减小切削力,改善铣削稳定性。本文研究结果对淬硬钢Cr12MoV铣削工艺参数的优化具有一定的参考价值。     

无心车床车削钛合金棒材工艺参数与表面粗糙度关系研究

采用无心车床对钛合金棒料进行表面处理,以去除其表面缺陷,降低表面粗糙度,研究车削工艺参数主轴转速V、进给速度F、吃刀量a_p对表面粗糙度的影响规律。利用响应曲面法来设计实验,通过对实验数据的回归分析,建立基于加工工艺参数(主轴转速、切削深度、进给速度)表面粗糙度预测模型;分析车削工艺参数及其交互作用对表面粗糙度的影响规律,获得了车削最优工艺参数区间。研究结果表明:车削工艺参数对工艺指标表面粗糙度的影响次序为:a_pfV。在工艺参数交互作用中,f-a_p的交互作用对表面粗糙度影响最大;在最优车削工艺参数区间确定的工艺参数组合可满足表面粗糙度R_a小于0.8μm的生产要求。     

数控加工参数对FDM成型精度影响研究

为了提高熔融沉积成型(FDM)打印件的表面质量,提出利用数控加工方式对FDM工艺成型件进行表面加工的后处理方法。采用正交试验法,分别研究主轴转速、进给速度和切削深度等数控加工参数对FDM工艺成型件的表面加工误差和表面粗糙度的影响。结果表明,通过数控加工可以有效提高FDM工艺成型的精度。当主轴转速为600r/min,切削深度为0.4mm,进给速度为0.1mm/min时,加工误差达到最小值0.01mm。当进给速度为0.1mm/min,切削深度为0.4mm,主轴转速为400r/min时,表面粗糙度达到最小值1.824μm。     

单点增量成形U型金属波纹管的试验研究

分析了工业领域中塑性成形管件加工的工艺制造需求和研究现状,介绍了单点增量成形金属波纹管的工作原理。为获得工艺参数对成形过程及成形质量的影响规律,建立了基于Abaqus/Explicit的U型金属波纹管单点增量成形有限元模型,搭建实验平台,开展了试验研究。针对T3紫铜材料,通过不同加工工艺参数下的试验,以波纹成形高度为成形质量检测指标,获得了单点增量加工过程中层间距、主轴转速、轴向进给速度对加工结果的影响规律。结果表明,主轴转速对金属波纹管成形波纹高度影响最大,其次为层间距,而轴向进给速度对成形质量影响不显著。在主轴转速为450 r/min,层间距为0.25 mm,轴向进给速度为0.2 mm/r时为最优工艺参数,金属波纹管单点增量成形质量好、精度高。通过仿真和试验结果对比,验证了此优化结果的可靠性。为进一步应用该工艺提供了参考。     

刀具横刃对复合材料制孔影响的仿真研究

在复合材料的制孔加工过程中,刀具横刃对加工质量的影响一直是一项亟待解决的难题,目前尚未有较为深入的研究。提出预钻导向孔的方法研究横刃和工艺参数对轴向力和加工质量的影响,并建立了有限元分析模型。对比分析了不同加工条件下的最大轴向力和分层因子。结果表明:减小横刃长度可有效减小最大轴向力和分层因子;采用较小进给速度和较高的主轴转速有助于提高加工质量;同时给出了横刃和工艺参数影响加工质量的主次关系为横刃大于进给速度大于主轴转速。